Алмаз показал то, чего от него никто не ждал: эксперимент ошеломил физиков

Учёные из Городского колледжа Нью-Йорка представили неожиданное открытие: они показали, как квантовый излучатель — центр азотной вакансии (NV) в алмазе — ведёт себя при взаимодействии с искусственно созданной фотонной структурой. Для эксперимента использовался сканирующий наконечник, с помощью которого удавалось перемещать NV-центр.

Исследование и его авторы

Работа под названием "Эмиссия азотно-вакансионных центров в ромбовидных структурах с использованием топологических фотонных волноводных мод" опубликована в журнале Nature Nanotechnology. Исследование возглавил профессор физики Карлос А. Мерилес из Отделения естественных наук имени Мартина и Мишель Коэн.

Новый взгляд на старые ограничения

Долгое время главным минусом NV-центров считался широкий и "шумный" спектр их излучения. Однако именно эта особенность открыла путь к неожиданному типу связи, который преобразует свет уникальным образом. Это открытие может сыграть ключевую роль в квантовых информационных технологиях:

• оно позволяет преодолеть проблему спектральной диффузии;
• создаёт предпосылки для устойчивой спин-фотонной и спин-спиновой запутанности на одном чипе.

Потенциал для сенсоров

Не менее важен и другой результат. Анализируя излучение NV-центров, исследователи получили детальные поляризационно-разрешённые изображения фотонных мод с высоким контрастом.

"Помимо фотонных структур, эта поляризационная чувствительность в конечном итоге может быть применена для обнаружения хиральных молекул, которые играют центральную роль в биологии и медицине", — отметил профессор Карлос А. Мерилес.

Дальнейшие шаги

В ближайших исследованиях команда намерена развивать два направления: более глубокое изучение взаимодействия квантового излучателя с фотонными структурами и разработку новых сенсорных технологий, основанных на том же принципе. Это может привести к созданию устройств, способных одновременно решать задачи в квантовой физике и медицине.